Gummi lässt die Muskeln spielen

Präsentation zum Thema: "Gummi lässt die Muskeln spielen"—  Präsentation transkript:

1 Gummi lässt die Muskeln spielen
Verleihung des Linzer „Wilhelm - Macke - Award“ Gummi lässt die Muskeln spielen Christoph Keplinger und Martin Kaltenbrunner Abteilung für Physik der Weichen Materie

2 Terminator 3 – Rebellion der Maschinen

3 Künstliche MUSKELN (Aktoren)
Künstliche Intelligenz (ob diese Maschinen eine solche besitzen bleibt dahingestellt…) Konstruktionsmaterialien: Gewicht, Stabilität, Flexibilität,… Sensorik: Sehen, Hören, Tasten… Sind solche Roboter realisierbar? Und wenn man an Schwarzenegger denkt: Künstliche MUSKELN (Aktoren) Gewicht/Maximalkraft, Energiebedarf,… P.S.: Aktoren werden natürlich nicht nur bei Robotern eingesetzt.

4 Von der Science Fiction in die Vergangenheit...
Wie löst man das Problem, Maschinen bewegungsfähig zu machen?

5 …bis zur Gegenwart

6 …eine elegantere Lösung…

7 …aber eine noch bessere Lösung liegt schon seit über 100 Jahren in den Bibliotheken!

8 Das Röntgen Experiment

9 Inkompressibilität (Volumen bleibt konstant)
Coulombkraft Inkompressibilität (Volumen bleibt konstant)

10 Aber warum will sich der Gummi nach Entladung wieder zusammenziehen?
Ein anschauliches Modell für Gummi:

11  Gummi hat das Bestreben, in den Zustand max. Entropie zurückzukehren

12 Ein anschaulicher Vergleich…
Zimmer dem Zufall überlassen - Gummiband im Ausgangszustand Arbeit ins Zimmer stecken (aufräumen) - Gummimoleküle durch die elektrostatische Kraft strecken Zimmer wieder dem Zufall überlassen - Gummiband kehrt wie Zimmer wieder in Ausgangszustand zurück

13 Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden
Gummi dehnbare Elektroden

14 Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden

15 Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden

16 Warum ist diese Methode so gut für Aktoren geeignet?
Elastomer Aktoren sind Kondensatoren variabler Kapazität  Energieeffizienz kostengünstige Ausgangsmaterialien sehr hohe Energiedichte bei geringem Gewicht Flexibilität und Elastizität der Materialen verleihen dem Aktor „Bewegungseleganz“

17 Warum sind solche Aktoren noch nicht im Einsatz?
komplizierter Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und Deformationszustand des Elastomers benötigte Spannungen sehr hoch (kV-Bereich) diese Spannungen können das Elastomer zerstören  Verständnis der Eigenschaften der Elastomere muss verbessert werden, um geeignete Materialen zu entwickeln und Elastomer Aktoren zu optimieren

18 Was uns bis jetzt gelungen ist…
Mathematische Modellierung Elektrische Analyse und Steuerung  Designparameter für Materialwissenschaftler und Industrie zur Optimierung der Elastomer Aktoren

19 Die Formeln werden zum Leben erweckt… …eine einfache Anwendung:

20 …die Spaß macht!

21 …und für eure Aufmerksamkeit!
Danke… - team: …an meine Kollegen… …und für eure Aufmerksamkeit!